Mems器件的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，具体涉及一种MEMS器件的形成方法。
【背景技术】
[0002]微机电系统(Micro-Electro-Mechanical-Systems,简称MEMS)是利用微细加工技术在芯片上集成传感器、执行器、处理控制电路的微型系统。
[0003]一些MEMS器件内形成有空腔，并在空腔上方形成一端悬空的悬臂粱，所述悬臂梁的另一端固定在半导体基底上，且连接其他元器件。使用过程中，通过悬臂梁上下振动与所述半导体基底内的元气件出现电学特性响应，以传递信号。
[0004]现有的MEMS器件制备工艺包括:
[0005]参考图1所示，在半导体基底10上形成第一牺牲层11，在所述第一牺牲层上形成悬臂材料层(图中未显示)，在刻蚀在所述悬臂材料层形成悬臂梁12后，在所述悬臂梁12上形成器件层13 ;之后在所述器件层13上形成第一掩模层14，以所述第一掩模层14为掩模继续刻蚀所述悬臂梁12和第一牺牲层11至露出半导体基底，形成多个开口 15，从而将半导体基底划分成各个功能区域；
[0006]接着参考图2，在所述第一掩模层14上，以及各个开口 15的侧壁和底部形成第二牺牲层16 ；
[0007]参考图3，并在所述第二牺牲层16上形成第二掩模层17，并去除开口 15底部的第二牺牲层16，以及附着于部分开口 15侧壁的第二牺牲层16，所述开口 15后续用于形成空腔。
[0008]在MEMS器件后续的制备工艺中，会在所述半导体基底10的第二牺牲层16上形成其余MEMS结构，或是在所述第二牺牲层16上覆盖其他半导体基底；之后，去除所述第一牺牲层11和第二牺牲层16，形成MEMS器件的空腔，且使所述悬臂梁12的一端悬空。MEMS器件使用过程中，通过所述悬臂梁悬空端的振动以产生信号。
[0009]但在实际制备过程中，上述MEMS器件的性能较差，不符合MEMS器件的性能要求，成品率低。
[0010]为此，如何提高MEMS器件的性能和成品率是本领域技术人员亟需解决的问题。
【发明内容】
[0011]本发明解决的问题是提供一种MEMS器件的形成方法，从而提高MEMS器件的性能以及成品率。
[0012]为解决上述问题，本发明提供一种MEMS器件的形成方法，包括:
[0013]提供半导体基底；
[0014]在所述半导体基底上形成第一牺牲层:
[0015]在所述第一牺牲层上形成阻挡层；
[0016]在所述阻挡层上形成悬臂梁层；
[0017]以所述阻挡层为停止层，在所述悬臂梁层中形成凹槽；
[0018]在所述悬臂梁层上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层覆盖所述悬臂梁层，以及所述凹槽的侧壁和底部；
[0019]在所述第二牺牲层上形成掩模层，所述掩模层露出所述凹槽；
[0020]以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的第二牺牲层；
[0021]再以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层，露出所述半导体基底。
[0022]可选地，所述第二牺牲层的厚度在10nm?300nm的范围内。
[0023]可选地，所述第一牺牲层和第二牺牲层的材料相同。
[0024]可选地，所述第一牺牲层和第二牺牲层的材料为锗，所述悬臂梁层的材料为锗硅材料。
[0025]可选地，所述阻挡层的材料为氧化硅。
[0026]可选地，所述阻挡层的厚度为20?100纳米。
[0027]可选地，所述掩模层为光刻胶层。
[0028]可选地，在所述悬臂梁层中形成凹槽的步骤包括:在所述悬臂梁层中形成多个所述凹槽；
[0029]在所述第二牺牲层上形成掩模层的步骤包括:所述掩模层还覆盖凹槽部分侧壁上的所述第二牺牲层；
[0030]以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层，露出所述半导体基底的步骤还包括:去除位于凹槽侧壁上的未覆盖掩模层的第二牺牲层。
[0031]可选地，以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的第二牺牲层的步骤包括:采用各向同性刻蚀工艺去除所述凹槽底部的第二牺牲层。
[0032]可选地，以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层，露出所述半导体基底的步骤包括:采用各向异性刻蚀工艺去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层。
[0033]可选地，所述各向异性刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。
[0034]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0035]在半导体基底上形成第一牺牲层后，在所述第一牺牲层上形成阻挡层，再于所述阻挡层上形成悬臂梁层；并以所述阻挡层为停止层，刻蚀悬臂梁层形成凹槽后，在所述悬臂梁层上，以及所述凹槽的底部和侧壁形成第二牺牲层；后续在第二牺牲层上形成露出所述凹槽的掩模层，并以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的第二牺牲层的过程中，所述阻挡层可保护所述第一牺牲层，避免第一牺牲层受到损伤；
[0036]去除所述凹槽底部的第二牺牲层之后，再以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层，露出所述半导体基底，从而提高去除所述凹槽底部的第一牺牲层的针对性，以提高第一牺牲层在结构精度，进而提高后续形成的MEMS器件的性能。
【附图说明】
[0037]图1至图3是现有技术MEMS器件的空腔的形成过程示意图；
[0038]图4为现有工艺中，MEMS器件制备过程中的缺陷图；
[0039]图5至图12是本发明MEMS器件的形成方法一实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0040]如【背景技术】所述，在采用现有工艺形成的MEMS器件的性能较差，不符合MEMS器件性能要求，分析其原因:
[0041]参考图2，在刻蚀所述悬臂梁12和第一牺牲层11形成露出所述半导体基底10的开口 15后，在开口 15侧壁会露出部分第一牺牲层11，因而在所述半导体基底10上形成第二牺牲层16，并去除开口 15底部的所述第二牺牲层16过程中，参考图4，容易造成所述开口 15内裸露出的第一牺牲层11损伤，在所述悬臂梁12下方，位于所述开口 15的侧壁表面的第一牺牲层11内形成缺口 18(under cut),上述的缺口 18会影响所述第一牺牲层11上方的半导体结构的稳定性，从而影响MEMS器件的后续制备工序。
[0042]尤其是随着半导体器件发展，半导体器件特征尺寸不断减小，第一牺牲层11的厚度以及结构尺寸不断减小，如图4所示的缺口 18甚至会致使所述第一牺牲层11上方的半导体结构倒塌，致使MEMS器件后续制备工序无法顺利进行，从而降低MEMS器件性能和成品率。
[0043]为此，本发明提出一种MEMS器件的形成方法。所述MEMS器件的形成方法包括:
[0044]在半导体基底上形成第一牺牲层后，在所述第一牺牲层上形成阻挡层，之后在所述阻挡层上形成悬臂梁层，并以所述阻挡层为停止层，在所述悬臂梁层中形成凹槽；接着在所述悬臂梁层上方和所述凹槽的底部和侧壁形成第二牺牲层后，在所述第二牺牲层上形成露出所述凹槽的掩模层，并以所述掩模层为掩模，去除所述凹槽底部的第二牺牲层，其中，在以掩模层为掩模去除所述凹槽底部牺牲层的过程中，所述阻挡层可保护所述第一牺牲层免受损伤；在去除所述凹槽底部的第二牺牲层之后，继续以所述掩模为掩模，去除所述凹槽底部的阻挡层和第一牺牲层至露出所述半导体基底，从而提高去除所述凹槽底部的第一牺牲层的针对性，以提高第一牺牲层在结构精度，进而提高后续形成的MEMS器件的性能。
[0045]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明MEMS器件的形成方法的具体实施例做详细的说明。
[0046]图5至图12为本发明MEMS器件的形成方法的一个实施例的结构示意图。
[0047]本实施例提供的MEMS器件的形成方法，包括:
[0048]先参考图5，提供半导体基底20。
[0049]所述半导体基底20包括半导体衬底。或半导体衬底、位于半导体衬底上的各半导体材料层，介质层，以及诸如晶体管和金属互连结构等半导体元件。
[0050]本实施例中，所述半导体基底20包括半导体衬底21，和位于所述半导体衬底20表面的硬掩模层22，所述硬掩模层22用于形成半导体衬底21内金属插塞。所述硬掩模层22的材料包括氮化硅、氧化硅等。所述半导体基底20的形成过程为本领域的成熟技术，在此不再赘述。
[0051]所述半导体衬底21的材料包括硅衬底、锗硅衬底或绝缘体上硅衬底等其它衬底。本发明对所述半导体衬底21的类型、材料，以及结构并不做限定。
[0052]继续参考图5，在所述半导体基底20上形成第一牺牲层30 ;之后，在所述第一牺牲层30上形成阻挡层31。
[0053]本实施例中，所述第一牺牲层30的材料为金属锗(Ge)，形成工艺为物理气相沉积(Physical Vapor Deposit1n,简称 PVD)。
[0054]本实施例中，所述第一牺牲层30的厚度为0.3?I微米(μ m)，进一步可选地，为
0.5 μ m左右。
[0055]所述阻挡层31的材料为氧化娃，形成工艺为化学气相沉积(Chemical VaporDeposit1n，简称CVD)，具体地，所述阻挡层31的材料为采用正硅酸乙酯(TEOS)和氧气作为反应物所形成的氧化硅。
[0056]所述阻挡层31若过厚，会影响半导体器件的整体尺寸，若过薄在后续的MEMS器件制备过程中，无法起到阻挡作用。
[0057]本实施例中，所述阻挡层31的厚度为20?100纳米(nm),进一步可选地为50nm左右。
[0058]当然除氧化硅外，本发明还可诸如氮化硅等材料作为所述阻挡层材料，本发明对所述阻挡层的材料，以及形成工艺和具体厚度并不做限定。
[0059]参考图6，在所述阻挡层31上形成悬臂梁层32，所述悬臂梁层32用于形成MEMS器件的悬臂梁。
[0060]所述悬臂梁层32的材料为锗硅材料(SiGe)，或是多晶硅材料；所述悬臂梁层32的形状可以是条形结构，也可以是梳齿状结构。
[0061]本实施例中，所述悬臂梁层32的材料为锗硅材料(SiGe)，结构为条形结构，但本发明对所述悬臂梁层32的材料以及结构并不做限定。
[0062]本实施例中，所述悬臂梁层32的厚度为2?3μπι，进一步可选地为2.5μπι左右。
[0063]本实施例中，所述悬臂梁层32内形成有开口 33。
[0064]所述悬